原子结构与元素周期表 讲义 高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

原子结构与元素周期表［核心素养发展目标］1.通过辨识原子结构及价层电子排布与元素在周期表中的位置之间的关系，形成“结构决定性质”的观念。2.认识周期表中各区及元素周期表的规律，培养学生的模型认知能力。一、元素周期系和元素周期表1.元素周期律、元素周期系和元素周期表(1)元素周期律元素的性质随递增而呈周期性的变化，这个规律称作元素周期律。

(2)元素周期系元素按原子序数(即)递增排列的序列称为元素周期系。

(3)元素周期表——呈现___________________的表格。(4)元素周期系与元素周期表的关系2.构造原理和元素周期表(1)根据构造原理得出的核外电子排布，可以解释元素周期系的基本结构。例如：第一周期从开始，以结束；其余各周期总是从能级开始，以能级结束，其间递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的。

1s2s→2p3s→3p4s→3d→4p5s→4d→5p6s→4f→5d→6p7s→5f→6d→7p周期一二三四五六七元素数28818183232(2)元素周期表中，同族元素价层电子数(镧系、锕系、稀有气体元素除外)，这是同族元素性质相似的结构基础。

(3)族序数和价层电子数的关系主族元素：价层电子数=最外层电子数；副族(过渡元素)的价层电子还包括部分内层电子。1.过渡元素价层电子数跟它们的族序数有什么关系？写出它们的价层电子排布通式。2.预言119号元素基态原子最外层电子排布，第八周期有多少种元素。1.正误判断(1)价层电子一定是最外层电子()(2)元素的价层电子数一定等于其所在族的族序数()(3)同一族元素的价层电子数一定相同()(4)基态原子的N能层上只有一个电子的元素，一定是第ⅠA族元素()(5)原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定是过渡元素()2.若某原子的价层电子排布为4d15s2，下列说法正确的是()A.该元素位于元素周期表中第五周期第ⅢB族B.该元素原子价层电子数为2C.该元素为非金属元素D.该元素原子N能层共有8个电子3.已知某元素+2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，该元素在周期表中属于()A.第ⅤB族 B.第ⅡB族C.第Ⅷ族 D.第ⅡA族(1)价层电子排布和元素周期表的关系①原子的电子层数=能级中最高能层序数=周期序数。②主族元素原子的价层电子数=该元素在周期表中的主族序数，0族元素(除He外)原子的价层电子数为8。

族序数ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0价层电子排布ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5ns2np6(除He为1s2外)③过渡元素(除镧系、锕系外，以第四周期为例)。周期表中列数族序数价层电子排布3ⅢB(n-1)d1ns24ⅣB(n-1)d2ns25ⅤB(n-1)d3ns26ⅥB(n-1)d5ns17ⅦB(n-1)d5ns28~10Ⅷ(n-1)d6~8ns211ⅠB(n-1)d10ns112ⅡB(n-1)d10ns2(2)价层电子排布与元素的最高正价①当主族元素失去全部价层电子后，表现出该元素的最高化合价，最高正价=主族序数(O、F除外)。②第ⅢB~ⅦB族可失去ns和(n-1)d轨道上的全部电子，最高正价=族序数。③第Ⅷ族可失去最外层的s轨道上的电子和次外层的部分(n-1)d轨道上的电子，所以最高正价低于族序数(8)，只有Ru和Os可表现正八价。④第ⅠB族可失去ns1电子和部分(n-1)d电子，所以第ⅠB族的族序数<最高正价，第ⅡB族只失去ns2电子，第ⅡB族的族序数=最高正价。二、元素周期表的分区1.根据元素的金属性和非金属性分区2.原子结构与元素周期表的分区按照核外电子排布，可把元素周期表划分成5个区。除ds区外，一般来说，各区的名称来自按构造原理最后填入电子的的符号。

(1)s区：包括第族元素，价层电子排布为，最后一个电子填在能级上，除氢元素外均属于活泼金属元素。

(2)p区：包括第族以及族元素，价层电子排布为(除He)外，最后一个电子填在能级上，为非金属元素、稀有气体元素和少数金属元素。

(3)d区：包括第族元素(除镧系、锕系外)，价层电子排布为(钯除外)，最后一个电子填在

能级上，为过渡金属元素。(4)ds区：包括第族元素，价层电子排布为，可理解为先填满了(n-1)d能级而后再填充能级，为过渡金属元素。

(5)f区：包括元素，价层电子排布为(n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2。

3.元素的对角线规则(1)在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素(如图)的有些性质是相似的，这种相似性被称为对角线规则。(2)实例分析：锂和镁的相似性①锂和镁在氧气中燃烧时只生成对应的氧化物，并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。4Li+O22Li2O、2Mg+O22MgO。②锂和镁都能直接与氮气反应生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。③锂和镁的氢氧化物在加热时，可分解为Li2O、H2O和MgO、H2O。④在碱金属的氟化物、碳酸盐和磷酸盐中，只有锂盐是难溶于水的，相应的镁盐也难溶于水。根据对角线规则回答下列问题：(1)铍和铝的相似性①铍与铝都可与酸、碱反应放出，并且铍在浓硝酸中也发生。

②二者的氧化物和氢氧化物都既能溶于强酸又能溶于强碱溶液，如Al(OH)3+3HCl___________________________________________________________，Al(OH)3+NaOH___________________________________________________________；Be(OH)2+2HCl___________________________________________________________，Be(OH)2+2NaOH___________________________________________________________。③二者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高。④BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易____________________________________________________。

(2)硼和硅的相似性①自然界中B与Si均以化合物的形式存在。②B与Si的单质都易与强碱反应，且不与稀酸反应：2B+2KOH+2H2O_________________________________________________________，Si+2KOH+H2O___________________________________________________________。③硼烷和硅烷的稳定性都比较差，且都易。

④硼和硅的卤化物的熔、沸点比较低，易挥发，易水解。1.下列说法正确的是()A.所有金属元素都分布在d区和ds区B.最外层电子数为2的元素都分布在s区C.元素周期表中第ⅢB族~第ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素D.基态原子的p能级上半充满的元素不一定位于p区2.指出下列元素是主族元素还是副族元素，在元素周期表中的什么位置？(1)核外电子排布式为1s22s22p63s2的元素，是族元素，位于元素周期表中第周期第族，属于区元素。

(2)核外电子排布式为［Kr］4d105s25p2的元素，是族元素，位于元素周期表中第周期第族，属于区元素。

(3)核外电子排布式为［Ar］3d14s2的元素，是族元素，位于元素周期表中第

周期第族，属于区元素。

(4)核外电子排布式为［Ar］3d104s1的元素，是族元素，位于元素周期表中第周期第族，属于区元素。

3.在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现价层电子排布相似的元素集中在一起。据此，人们将元素周期表分为5个区，如图所示。请回答下列问题：(1)在s区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价层电子的电子云轮廓图为形。

(2)在d区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其常见离子的电子排布式为_____________，

其中较稳定的是。

(3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价层电子排布式为____________。

(4)在p区中，第二周期第ⅤA族元素原子的价层电子的轨道表示式为_____________。

(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在区。

根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置电子排布式价层电子排布式答案精析一、1.(1)原子序数(2)核电荷数(3)元素周期系2.(1)1s11s2nsnp元素数(2)相同深度思考1.第ⅢB族元素~第ⅦB族元素的价层电子数等于它们的族序数(除镧系、锕系外)；第Ⅷ族有3列元素，其族序数等于该族的第1列元素的价层电子数；第ⅠB族、第ⅡB族的价层电子数等于族序数加10。过渡元素的价层电子排布通式为(n-1)d1~10ns1~2(镧系和锕系除外)。2.119号元素基态原子最外层电子排布为8s1；第八周期应有50种元素。应用体验1.(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√2.A［该原子的价层电子排布为4d15s2，该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，该元素位于元素周期表中第五周期第ⅢB族，所以该元素原子价层电子数为3，故A正确、B错误；该元素是金属元素，故C错误；N能层的电子排布为4s24p64d1，共有9个电子，故D错误。］3.D［由题意推知，该元素的价层电子排布为4s2，故该元素位于第四周期第ⅡA族。］二、2.能级(1)ⅠA、ⅡAns1~2ns(2)ⅢA~ⅦA0ns2np1~6np(3)ⅢB~Ⅷ(n-1)d1~9ns1~2(n-1)d(4)ⅠB、ⅡB(n-1)d10ns1~2ns(5)镧系和锕系深度思考(1)①氢气钝化②AlCl3+3H2ONa［Al(OH)4］BeCl2+2H2ONa2［Be(OH)4］④升华(2)②2KBO2+3H2↑K2SiO3+2H2↑③水解应用体验1.C［s区除H外均为金属元素，A项错误；He、Zn等虽然最外层电子数为2，但却不是s区元素，B项错误；元素周期表中第ⅢB族~第ⅡB族为过渡元素，全部为金属元素，C项正确。］2.(1)主三ⅡAs(2)主五ⅣAp(3)副四ⅢBd(4)副四ⅠBds解析(1)最后一个电子填充在s轨道，属于s区，为主族元素。族序数=ns的电子数，即族序数为2，位于第三周期第ⅡA族。(2)最后一个电子填充在p轨道，属于p区，为主族元素。族序数=(ns+np)的电子数，即族序数为2+2=4，位于第五周期第ⅣA族。(3)最后一个电子填充在d轨道，且小于10，属于d区，为副族元素。族序数=［(n-1)d+ns］的电子数，即族序数为1+2=3，位于第四周期第ⅢB族。(4)(n-1)d轨道电子数等于10，属于ds区，为副族元素。族序数=ns的电子数，即族序数为1，位于第四周期第ⅠB族。3.(1)球(2)Fe2+：1s22s22p63s23p63d6、Fe3+：1s22s22p63s23p63d5Fe3+(3)3d104s2(4)(5)f解析(1)s区为第ⅠA族、第ⅡA族，符合条件的元素为Be，其基态原子的电子排布式为1s22s2，价层电子的电子云轮廓图为球